مزایای لوله‌های پلی اتیلن  HDPE نسبت به لوله‌های GRP

از مقایسه ویژگی های ساختاری و عملکرد کوتاه مدت و بلند مدت لوله های GRP و لوله پلی‌اتیلن (HDPE High Density Poly Ethylene ) و نیز مقایسه اسـتانداردهای AWWA در هر مورد ( AWWA C950 برای لوله GRP و AWWA C906 برای لوله پلی‌اتیلن) و همچنین آزمایشات عملی انجام شده انستیتو مواد مرکب ساختاری SCI و آزمایشگاه مهندسی پلاستیک و انیسیتو پلاستیک پایپ  که همگی مراکز تحقیقاتی ایالات متحده می‌باشند، نتایجی استنباط گردیده که در زیر می‌آید. جهت مقایسه منطقی در آزمایشات از مطلوب‌ترین جنس پلی‌اتیلن فشرده یعنی نوع PE 100 به تصریح استاندارد AWWA C906 استفاده شده است. همچنین لوله‌های سایز 150 و 600 میلیمتر در هر دسته مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. 

1- استحکام کششی

استحکام کششی لوله پلی اتیلن حدودا بیش از 24 برابر لوله GRP می باشد (شکل ١) برخلاف لوله GRP، لوله‌های پلی‌اتیلن در مقادیر تنش کششی دچار خزش می‌شوند.در اینگونه موارد لوله GRPاز خود رفتار داکتیل نشان می دهد و می شکند . هنگام کاهش سرعت بارگذاری روی لوله پلی‌اتیلن، یا هنگامی که لوله تحت بار ثابت برای مدت زمان طولانی قرار می گیرد، مولکول‌ها فرصت جداشدن و آزاد شدن از یکدیگر را دارند که این امر باعث تقلیل تنش مورد نیاز برای تغییر شکل و جلوگیری از عدم شکست می شود که دامنه کاربرد آن را برای اجرای پروژه های زیرزمینی با ریسک جابجائی زمین و یا ناصاف بودن آن ساده تر و کاربردی تر می نماید.

2- مقاومت فشاری

مقاومت در مقابل فشار هیدرواستاتیک ترکیدگی لوله پلی اتیلن بسیار بیشتر از لوله GRP است. (شکل 3).مستقیم‌ترین روش جهت اندازه‌گیری مقاومت لوله مقابل فشار، تست هیدرواستاتیک است. تمامی لوله‌های پلی اتیلن که تا مرحله شکست تحت فشار قرار گرفتند فقط دچار ترک به طول ٣٧ تا ١٠٠ سانتیمتر شدند درحالی که تمامی لوله‌های GRP در این فشار می شکنند .

افزایش دائمی قطر نمونه‌های پلی‌اتیلن پس از آزادشدن فشار داخلی و پایان تست در جدول 1 آمده است. لوله های پلی اتیلن می تواند تا فشار 10mpa  را تحمل نماید و در برابر تغییرات زمین شناسی و زلزله بسیار مقاوم می باشد .ولی لوله های GRP در بربر این تغییرات بسیار شکننده هستند .

هیچ لوله GRP  تولید نشده است که قادر به تحمل فشار اسمی به بزرگی فشار اسمی قابل تحمل توسط لوله پلی اتیلن باشد.

3- استحکام ضربه

استحکام ضربه لوله پلی اتیلن  بسیار بیشتر از لوله GRP است. استحکام ضربه یکی دیگر از مشخصات مهم انتخاب لوله است. این ویژگی بیشتر از سایر خواص، در شرایط حمل و نقل و نصب موثر است. شکل 5 استحکام ضربه لوله پلی‌اتیلن را با لوله GRP مقایسه می‌کند. آزمایشات به هر دو روش شارپی و ایزود و در دمـــای 2±21 درجه سانتیگراد انجام شده است.

4- سازگاری با محیط زیست

تولید لوله های پلی اتیلن هیچگونه آثار زیست محیطی ندارد و لوله های پلی اتیلن نیز در مقابل حمله میکرو ارگانیسم ها مقاوم می باشند چراکه پلی اتیلن ماده تغذیه کننده ای برای آنها نمی باشد .با توجه به استفاده از الیاف شیشه در تولید لوله های GRP می تواند  به محیط زیست صدمه بزند ولی لوله های پلی اتیلن به عنوان لوله های دوستدار محیط زیست قلمداد می شوند.

5- مقاومت در برابر مواد شیمیائی

لوله های پلی اتیلن از مقاومت قابل توجهی در مقابل مواد شیمیائی آلی و غیرآلی برحوردار می باشد از این منظر لوله های GRP بخاطر استفاده از مواد رزینی از مقاومت کمتری نسبت به مواد پلی اتیلن برخوردار می باشد .  

6- شرایط بستر سازی

نظر به ضعف ذاتی لوله‌های GRP، شرایط بستر در مورد این نوع لوله بسیار مهمتر از لوله پلی اتیلن  می‌باشد. بستر مناسب برای کنترل اعوجاج که تنها معیار طراحی لوله های GRP در مقابل بارهای خارجی است مورد نیاز است. استاندارد کارگذاری لوله های GRP بیان می‌دارد که بستر لوله باید شامل ریزترین ذرات ممکن خاک باشد که بستگی به قطر لوله دارد. بنابراین خاک اطراف لوله باید بقدری فشرده باشد که نیروهای جانبی را به صورت کاملاً یکنواخت به لوله اعمال ننماید. همچنین خاک بایستی عاری از هرگونه مواد آلی باشد. کف بستر باید مسطح و عاری از سنگ‌های بزرگ و کلوخه باشد چون این سنگ‌ها باعث کاهش استحکام در اثر ایجاد سایش و خراش لوله می‌گردند. لازم به یادآوریست بسیاری از این تمهیدات در عمل فراهم نمی‌گردد. برعکس بدلیل استحکام ذاتی لوله های پلی اتیلن  کف مسطح بدون خاک‌ریزی یا کف مسطح با خاک ریزی سبک برای بسیاری از کاربردها در مورد لوله های پلی اتیلن کافی است. هرچند عدم رعایت این توع ترانشه گذاری نیز مشکلی برای لوله های پلی اتیلن فراهم نمی نماید .

7- اتصالات و قطعات 

اتصال پذیری لوله پلی اتیلن ، ارزانتر و سریعتر از لوله GRP است. چون سریعتر آب بندی می شود و نشتی ندارد و سرعت پروژه را افزایش می دهد ضمن اینکه استفاده از چسب برای اتصال لوله های GRP با اتصالات عمر و استحکام این اتصالات را پائین می آورد و با کوچکترین تغییری شروع به نشتی می نماید .این مشکل به عنوان یک از یزرگترین مسائل مدیران اجرائی در پروژه های لوله کشی با لوله های GRP می باشد که آنها را برای اجرای یک خط لوله بدون نقص دچار مشکلات زیادی می نماید . با استفاده از مواد پلی اتیلن امکان ساخت انواع اتصالات وجود دارد که با استفاده از انواع روشهای جوشکاری می تواند خط لوله مطمئنی را طراحی و اجرا نمود.                                       

8- شناوری و اجرای پروژه های دریائی

لوله پلی‌اتیلن روی آب شناور می‌شود. بنابراین هنگامی که احتمال آمدن سیل در بستر لوله می‌رود یا سطح آب‌های زیرزمینی در محل بالاست، تمهیدات خاصی بایستی اندیشیده شود. به این منظور لوله بایستی مهار شود. اما لوله های GRP با توجه به ماهیت شکننده بودن امکان شناوری را ندارند و عملا استفاده های در پروژه های دریائی ندارند .

9- اثر خراشیدگی

در مقایسه با لوله GRP، پلی‌اتیلن ماده بسیار نرمتری است. بنابراین در مقابل خراش‌ها و سایر صدمات ایجاد شده در حین حمل و نقل  کمتر آسیب‌پذیرتر می‌باشد. در استاندارد لوله GRP علاوه بر الزام بر عاری بودن لوله از ترک، بریدگی، سوراخ، حفرات، ناخالصی‌ها یا سایر نقایص، تاکید شده است که خراش‌هایی عمیق‌تر از ١٠ درصد ضخامت جداره بحرانی بوده و لوله با چنین خراش‌هایی قابل استفاده نمی‌باشد و بایستی تعویض شود. به‌دلیل استحکام لوله پلی اتیلن  علاوه بر کاهش احتمال ایجاد اینگونه صدمات، خراش روی لوله تاثیر چندانی بر استحکام آن ندارد.اما کوچکترین ضربه به لوله GRP می تواند کیلومترها کار اجرا شده را نابود نماید .

10-سهولت حمل و نقل

با توجه به مقاومت در برابر ضربه و سهولت بارگذاری و سهولت در جابجائی لوله های پلی اتیلن حمل و نقل این نوع لوله ها بیشتر بوده و درصد از بین رفتن لوله در اثر حمل و نقل صفر بوده و این نوع لوله ها ضایعات حمل و نقل ندارد .

متن کامل مقالهمقایسه و برتری لوله‌های پلی اتیلن  HDPE نسبت به لوله‌های GRP را ازاینجا دانلود نمائید.